Qu'est-ce qu'un ordinateur monocarte et lequel me convient le mieux ?

Les dernières décennies ont vu le paysage de l'électronique amateur transformé par une nouvelle génération d'ordinateurs monocarte. Ces appareils, comme vous pouvez l'imaginer, sont des ordinateurs entiers construits sur une seule carte de circuit imprimé. Contrairement à un ordinateur de bureau moderne, un SBC n'a pas besoin de mémoire ou de stockage supplémentaire pour démarrer. Cela n'exige pas que vous enfiliez des câbles d'alimentation dans un boîtier encombré, ni que vous attachiez de la RAM, branchez un million de ventilateurs de boîtier ou écrasez un globule de composé thermique de la taille d'un pois sous un dissipateur thermique. Ces différences de construction refléter les différences de but. Un ordinateur monocarte ne peut pas faire beaucoup de choses qu'un PC moderne hautes performances fait. Mais alors, il n'essaie pas. Au lieu de cela, les SBC servent dans une gamme d'applications éducatives, commerciales et industrielles. Vous les trouverez dans les guichets automatiques, les machines à sous virtuelles, les juke-box, les caisses automatisées et à peu près partout ailleurs. Mais les appareils qui nous intéressent séduisent les ingénieurs en herbe et les bricoleurs à temps partiel. Dans cet article, nous examinerons cinq ordinateurs à carte unique remarquables. Quelle est la différence entre un SBC et un MCU ? Avant de continuer, établissons une distinction importante entre un SBC et un MCU. Un MCU, ou Microcontroller Unit, est une forme de système embarqué qui incorpore un ordinateur entier dans une seule puce. Sous le capot se trouvent un processeur, une mémoire, un stockage et des broches d'entrée et de sortie programmables. Les microcontrôleurs ne sont pas puissants et ne sont pas non plus facilement reprogrammables. Mais alors, ils n'ont pas besoin de l'être ; ils peuvent être fabriqués à grande échelle pour presque rien, et peuvent effectuer une série de tâches pour lesquelles un ordinateur à part entière serait inadapté. Prenez le microcontrôleur dans la télécommande de votre téléviseur. Sans système d'exploitation pour l'inhiber, ni programmes à exécuter, il restera en veille pendant des jours ou des semaines, consommant presque pas d'énergie. C'est-à-dire jusqu'à ce que vous appuyiez sur un bouton, générant un signal sur l'une de ses broches de connexion et provoquant ainsi le déclenchement immédiat des signaux appropriés. Les microcontrôleurs se trouvent dans une gamme d'ordinateurs embarqués, qui peuvent être trouvés partout, des ordinateurs industriels aux derniers périphériques IOT à la maison. Avec cette réserve à l'écart, considérons le plus célèbre de tous les SBC, l'omniprésent Raspberry Pi.Raspberry Pi Il y a une bonne raison pour laquelle vous avez probablement entendu parler du Raspberry Pi. Les générations successives de cet ordinateur monocarte se sont vendues à plus de dix-neuf millions d'unités dans le monde. C'était le travail de la Fondation Raspberry Pi, qui s'est inspirée de l'ordinateur BBC Micro, d'après lequel les modèles ultérieurs du Raspberry Pi ont été nommés. Ce SBC a été conçu comme un outil pédagogique et est encore principalement commercialisé auprès des classes de futurs codeurs. Mais ses applications vont bien au-delà. À sa sortie, il a attiré l'attention de la communauté mondiale de l'électronique, a connu un énorme succès et a engendré une petite armée d'imitateurs (dont nous verrons le travail plus tard). Tout d'abord, jetons un coup d'œil aux spécifications du dernier modèle, le Raspberry Pi 3 modèle B+:CPU - Broadcom BCM2837B0, SoC 53 bits Cortex-A8 (ARMv64) à 1.4 GHzMémoire - 1 Go LPDDR2Connectivité - 2.4 GHz et 5 GHz IEEE 802.11.b/g/n/ac LAN sans fil ; Bluetooth 4.2 ; BLEGigabit Ethernet sur USB 2.0 (débit maximum 300 Mbps)Brochetage - En-tête GPIO à 40 broches Raspberry Pi 4 modèle B représente une valeur indiscutable et le choix évident pour ceux qui recherchent un ordinateur monocarte de moins de 2.0 $. Pour votre argent, vous obtiendrez un processeur quadricœur ARM cortex a1.2 à 53 GHz, dont les performances dépassent celles des générations précédentes. D'autres mises à niveau se présentent sous la forme de Wi-Fi 802.11n et Bluetooth intégrés, répondant à deux des plaintes les plus souvent formulées contre ses prédécesseurs. Cet ordinateur monocarte produit également de la vidéo HD, bien qu'il ne dispose pas de la puissance nécessaire pour un rendu fiable en 4k. Votre premier défi consistera à installer le système d'exploitation par défaut, Raspbian, sur une carte micro-sd, puis à le faire démarrer. Grâce à une documentation complète (et, surtout, compréhensible), c'est assez simple. Mais encore plus instructif est l'énorme corpus de connaissances créées par les utilisateurs dans lequel vous pourrez puiser lorsque vous débuterez avec Raspberry Pi. Si vous rencontrez un problème avec votre Raspberry Pi, il y a de fortes chances que quelqu'un ait rencontré le même problème et ait publié la solution en ligne. Et s'ils ne l'ont pas fait, le peloton d'experts qui fréquente le forum Raspberry Pi sera plus que disposé à vous prêter son attention. Si vous souhaitez un peu d'inspiration, vous pouvez consulter notre tour d'horizon des projets Raspberry Pi sur le Web. Vous avez le choix entre plusieurs saveurs différentes de Pi. Pour beaucoup, le Raspberry Pi Zero dépouillé pourrait suffire. Le Pi Zero est à peu près le seul ordinateur monocarte à 5 $ disponible, et constitue donc un excellent point d'entrée dans le monde de SBC.Bien sûr, étant si bon marché, le Raspberry Pi a son lot de limitations techniques. Étant donné que le port Ethernet et l'USB sont alimentés par le même bus, ce n'est pas le meilleur choix pour le routage à grande vitesse. Un autre problème provient de la mémoire limitée : il n'y en a que 1 Go, et il s'agit de la variété DDR2 obsolète (par opposition à la sdram ddr3 que l'on trouve sur les cartes plus récentes). De plus, le Wi-Fi est plafonné à environ 2.5 Mo/s, ce qui est une mauvaise nouvelle si vous cherchez à diffuser votre collection Blu-ray (ou même du contenu YouTube basse résolution). Cela dit, il est difficile de regarder au-delà. le Raspberry Pi comme point d'entrée dans le monde des ordinateurs monocarte. Il a apporté la programmation aux masses et a permis la création de toutes sortes d'appareils étranges et merveilleux. Procurez-vous le Raspberry Pi 3 B+ et vous aurez l'esprit tranquille en sachant qu'il restera en production jusqu'en janvier 2023, au moins. D'ici là, cependant, vos aventures dans SBC vous auront peut-être conduit vers un autre appareil plus spécialisé. Voyons comment ajouter un Raspberry Pi à votre circuit Circuito.io. C'est très simple; recherchez simplement le Raspberry Pi dans la liste des composants à gauche de l'interface et faites glisser le Pi à partir de là dans votre circuit. Alternativement, vous pouvez cliquer sur l'appareil pour afficher la description appropriée, puis appuyer sur le bouton rouge « échanger » dans le coin inférieur gauche de la fenêtre. Le Raspberry Pi formera automatiquement le hub de votre circuit, remplaçant l'Arduino par défaut tout en préservant toutes les connexions que vous avez établies avec l'en-tête GPIO. BeagleBone Black L'énorme succès de Raspberry Pi a provoqué une ruée de développeurs cherchant à lancer leurs propres SBC abordables. Parmi eux figurait le géant des semi-conducteurs Texas Instruments, dont les ordinateurs monocarte BeagleBoard sont en production depuis 2008. Le produit est devenu l'une des alternatives Raspberry Pi les plus populaires : une plate-forme à faible coût, soutenue par la communauté, appelée BeagleBone, qui est devenue le BeagleBone Black en 2013. Le but de cette carte est de fournir une plate-forme pour la création de nouveaux Appareils système sur puce. Au lancement, c'était un match technique pour le Pi, mais les mises à niveau ultérieures du Pi ont laissé le Black semblant un peu sous-alimenté :CPU - AM335x 1GHz ARM® Cortex-A8GPU - PowerVR SGX530Memory - 512 Mo DDR3Storage - 4 Go 8 bits eMMC flashConnectivité - Client USB + hôteEthernetHDMIPinout - 2x en-têtes 46 brochesPorts - micro HDMI1 Port USB 2.0Port Micro SDOS - AngstromPower - Entrée d'alimentation CC 5V/2.5ALa plus grande force du BeagleBone Black est que, contrairement au Raspberry Pi, il dispose d'un 8- bit flash, à partir duquel il peut démarrer Linux directement en dix secondes chrono. Ainsi, vous pouvez vous passer de la carte SD jusqu'à ce que vous ayez besoin de mettre à jour le noyau, ce qui rend le démarrage relativement simple. Bien que la carte ait été développée en pensant à Angstrom, elle fonctionnera bien avec Ubuntu, Debian et une multitude de noyaux plus exotiques. Mais la véritable force du BeagleBone réside dans ses nombreuses options de connectivité. Avec deux en-têtes à 46 broches jaillissant du haut, vous aurez le choix entre 92 points de connexion. Parmi ceux-ci, il y a plus de bus I2C, CAN et SPI dont la plupart des utilisateurs auront raisonnablement besoin, ainsi que de nombreux temporisateurs, sorties PWM, entrées analogiques et broches GPIO. Tout comme l'Arduino tout-conquérant, le Beaglebone peut être étendu via des modules empilables, qui apposer sur les deux jeux de broches. Ils sont connus sous le nom de « capes » et sont vraiment considérés comme des conseils-filles. Avec leur aide, le Beaglebone peut être complété par toutes sortes d'appareils - allant des écrans LCD aux batteries en passant par les interfaces audio, et sans les tracas des planches à pain et des câbles traînants crachant partout dans votre espace de travail. Un inconvénient important du BeagleBone Black est qu'il n'offre qu'un seul port USB. Par conséquent, vous devrez connecter un concentrateur USB pour connecter à la fois une souris et un clavier. Si vous en avez un qui traîne, alors tout va bien. Si vous ne le faites pas, vous devrez tenir compte du coût supplémentaire et de l'encombrement. À cinq ans, les performances du BeagleBone commencent à être à la traîne par rapport à celles de ses concurrents. Il est peu probable que ses composants soient flattés par des comparaisons directes avec, disons, le dernier Raspberry Pi. Mais l'attrait du Beaglebone réside dans son adaptabilité et sa connectivité simple, plutôt que dans sa puissance de calcul brute. En tant que l'une des principales alternatives à la framboise pi, il joue un rôle dans les ateliers du monde entier - et il pourrait également s'intégrer au vôtre.Nvidia Jetson TX2Si vous êtes le moins du monde intéressé par les jeux (et les jeux sur PC en particulier), alors vous aurez entendu parler de Nvidia. La société est surtout connue pour son matériel de poussée de pixels. Mais la même puissance de calcul qui permet à la coiffure de Lara Croft de tomber de manière réaliste sur une brise himalayenne peut également piloter des systèmes d'apprentissage automatique sophistiqués, du type de celui que la plate-forme Jetson vise à encourager. hors de portée d'un amateur ou d'un lycéen. C'est parce qu'il ne vise pas ces marchés; c'est un outil d'ingénierie incroyablement sophistiqué, conçu pour inaugurer l'avenir alimenté par l'IA. Une telle tâche mérite une liste impressionnante de spécifications. Et c'est ce qui le prouve :CPU - Denver 2 Dual-core + Quad-core A57 ARMGPU - NVIDIA Pascal, 256 cœurs NVIDIA CUDAMémoire - 8 Go 128-Bit LPDDR4Storage - 32 Go eMMC, SDIO, SATAConnectivité - Jusqu'à 6 caméras 2 voies Vidéo 4k encodeursWi-FiBluetoothGigabit EthernetContrôleur CAN Brochage - En-têtes GPIO 40 et 30 brochesPorts - HDMIMicro-USB 2.0USB 3.0Port Micro SDEthernet RJ-45Lecteur de carte SDBornes d'antenneConnecteur PCI 4 voies Caméra 20MPOS - LinuxPower - Entrée d'alimentation CC 5V/5AÀ l'intérieur de chaque kit, vous trouverez un module Jetson, ainsi qu'une carte de support de référence, des câbles et une alimentation, ainsi qu'un petit logiciel préinstallé pour vous aider à démarrer. Le TX2 utilise la même micro-architecture 'Pascal' que celle des cartes graphiques de la série 10 de l'entreprise ; en termes de puissance de calcul brute, cela fait sortir les autres appareils de cette liste du parc. La connectivité de Jetson est tout aussi impressionnante. Le module se connecte à la carte porteuse via un connecteur à 400 broches. Au sommet de la carte se trouve une plaque en aluminium se connectant à un dissipateur thermique et à un ventilateur rassurants. Les encodeurs et décodeurs intégrés peuvent jongler avec la vidéo 4k à soixante images sans transpirer, et vous aurez le genre d'options de connectivité que vous vous attendez à trouver sur la carte mère d'un PC de bureau, y compris SATA et PCIe. En termes de consommation d'énergie, le TX2 est à peu près équivalent à son prédécesseur alimenté par Maxwell, le TX1 - sauf au ralenti, où il tire bien en avant. Vous pourrez basculer entre 1.8 et 3.3 volts pour des broches données sur l'en-tête GPIO à 40 broches, et vous pouvez acheminer le bus CAN via celui à 30 broches. Et ainsi de suite. Une fois le prototypage terminé, vous pourrez acheter un module pour 399 $ (à condition que vous soyez prêt à en acheter plus d'un millier). Ce niveau de prix a empêché Nvidia de favoriser la communauté animée dont bénéficient les appareils moins chers comme le Raspberry Pi. Il y a des milliers, plutôt que des millions, d'utilisateurs, et vous aurez donc besoin d'une expérience considérable en programmation avant de sauter le pas. Si vous étudiez pour une maîtrise en ingénierie et que vous souhaitez prototyper un nouveau drone d'entreposage, ou aimez aider les personnes aveugles à traverser la rue sans aide, alors Jetson mérite votre attention. Pour la plupart des amateurs, cependant, cela ne fait pas grand-chose qu'un Raspberry Pi exécutant Linux ne puisse pas. UDOO QuadLa série UDOO de SBC offre la flexibilité du Raspberry Pi ainsi que la connectivité de l'Arduino. À ce titre, son existence commerciale a commencé avec un succès spectaculaire de financement participatif. Il a dépassé son objectif de 27,000 641,614 $ en quelques jours pour atteindre un total époustouflant de 6 9 $. Parmi la dernière gamme d'appareils UDOO se trouve le processeur UDOO Quad:CPU - NXP® i.MX 1 ARM Cortex-A3. Quad core 8GHzAtmel SAM3X1E ARM Cortex-M3GPU - Mémoire graphique intégrée - 76 Go de stockage DDR3 - SATA, Micro-SDConnectivité - Gigabit EthernetWi-FiPinout - 1.0 broches GPIO compatibles Arduino R45 3.5 entièrement disponibles - Micro USB + USB OTGRJ12Sata (version Quad uniquement)Sortie audio et entrées micro jack 1 mmOS - UDOOBuntuPower - Entrée d'alimentation XNUMXV DCL'appareil dispose du même processeur Atmel que celui de l'Arduino Due, ainsi qu'un processeur ARM quad-core cadencé à XNUMXGhz. Ensemble, les deux processeurs fournissent les fonctionnalités de l'Arduino et du Raspberry Pi sur une seule carte. Si vous êtes propriétaire des deux et que vous souhaitez que les deux se parlent, alors l'UDOO vaut la peine d'être envisagé. C'est cette commodité qui justifie vraiment le prix demandé de 135 $. Après tout, qui veut passer des heures à interfacer les deux appareils alors que quelqu'un a déjà fait le travail en votre nom ? Si vous cherchez quelque chose pour remplacer votre PC de bureau, alors le X86 ULTRA vaut la peine d'être considéré. Son processeur quad-core x86 64 bits et 8 Go de RAM lui permettent de servir de hub multimédia, et il est livré avec de nombreuses connexions Ethernet et USB. Vous obtiendrez également quelques gadgets supplémentaires intégrés au côté Arduino de la carte, notamment un gyroscope et un accéléromètre à six axes. Les périphériques UDOO sont capables d'exécuter une gamme de noyaux Linux, y compris une version spécialement conçue d'Ubuntu connue, imaginativement, comme UDOOBuntu. Ce système d'exploitation personnalisé est le résultat d'une collaboration étendue avec la communauté UDOO et est conçu comme un moyen de retirer complètement le bureau de l'image. Il rationalise tout pour améliorer les temps de démarrage, la gestion de la mémoire et la prise en charge d'une gamme de périphériques, y compris les disques durs externes. Le Quad n'est que l'une des plus d'une demi-douzaine d'éditions différentes de l'UDOO, allant de Neo Basic 'modal jusqu'au Pentium quadricœur qui pilote le 'UDOO x50 Ultra' à 267 $. Votre juste milieu pourrait se situer quelque part entre ces deux extrêmes. UDOO joue bien avec les boucliers Arduino 3.3v et, avec l'aide de quelques résistances, avec ceux de 5v aussi. La gamme bénéficie d'un suivi actif, bien que relativement petit, et une grande partie des connaissances applicables à ses appareils parents peuvent être mises à profit sur l'UDOO. Comme nous en avons discuté sur ces pages, l'Arduino et le Raspberry Pi sont des appareils très différents. Si vous connaissez déjà l'un ou l'autre et que vous cherchez à les réunir dans le même projet, alors ce SBC sera certainement l'une des alternatives les plus attrayantes à la framboise pi.Odroid XU4Enfin, nous avons l'Odroid XU4, le travail de une société de matériel sud-coréen appelée Hard Kernel. Son nom est dérivé des mots « open » et « Android », malgré le fait que le matériel Odroid ne soit pas entièrement open source. La première version est sortie en 2009, et de nouvelles générations sont régulièrement apparues depuis. Le XU4 a été livré en 2015, avec une multitude d'améliorations matérielles et une rétrocompatibilité complète.CPU - Samsung Exynos5422 Cortex™-A15 2Ghz et Cortex™-A7 Octa core CPUsGPU - Mali-T628 MP6Memory - 2GB LPDDR3Storage - eMMC5.0 HS400 ou MicroSDConnectivity - Gigabit EthernetWi-FiUSB 3.0Pinout - 76 broches GPIO compatibles Arduino R3 1.0 entièrement disponiblesPorts - 2x hôte USB 3.0x hôte USB 1RJ2.0Sata (version Quad uniquement)Sortie audio et entrées micro jack 45 mmOS - LinuxPower - Entrée d'alimentation 3.5V/5A DCPour seulement 4 $ , Odroid offre des performances qui dépassent de loin celles des bricoleurs moins chers. Sous le capot se trouvent huit cœurs cadencés entre 1.4 et 2 Ghz. En conséquence, il fait un mini-PC réparable ; le code se compile à la vitesse de l'éclair et, en parcourant le bureau, vous pourriez oublier que vous utilisez un ordinateur monocarte. L'Odroid offre également une gamme impressionnante d'options de connectivité. Il répond à une demande de longue date pour un port Ethernet gigabit sur un SBC et est livré avec une paire de ports USB 3.0. En tant que tel, il est idéal pour les situations où vous devez transmettre et recevoir des charges de données en peu de temps. En ce qui concerne le démarrage, vous aurez le choix entre deux options : une carte MicroSD ou un module eMMC. Vous pouvez choisir entre les deux via un interrupteur au bas du SBC. Enfin, vous trouverez une alimentation jetée dans la boîte à côté de la carte. Il y a même un interrupteur d'alimentation intégré, vous permettant d'allumer et d'éteindre l'appareil sans tirer sur le câble ni couper l'alimentation murale. Ces huit noyaux nécessitent un peu de refroidissement. La première chose que vous remarquerez lorsque vous sortirez l'appareil de son sac antistatique, c'est qu'il y a un dissipateur thermique et un ventilateur boulonné à l'avant. Si vous ne supportez pas le bruit, vous pouvez facilement le remplacer par un dissipateur thermique passif, bien que beaucoup plus grand. De plus, étant donné que les huit cœurs sont cadencés différemment, un peu de bricolage peut être nécessaire pour optimiser le système en fonction de vos besoins. Il n'y a pas de Wi-Fi ou de Bluetooth intégré, et donc ceux qui recherchent un réseau local sans fil devront connecter des périphériques. Mis à part ces exceptions mineures, il est difficile de reprocher au XU4 les amateurs de SBC plus avancés. Alors, quel est le meilleur ordinateur monocarte ? S'il y a une seule conclusion à tirer de cette liste, c'est que le marché SBC est varié et animé. Nous aurions pu mentionner d'autres produits dignes d'intérêt comme le Asus Tinker Board, le GA-SBCAP3350 alimenté par Apollo-Lake de Gigabyte. Il n'y a pas de « meilleur » SBC ; chacun satisfait un créneau différent. Les comparaisons directes entre eux sont donc presque toujours erronées. L'Odroid peut dépasser de loin un Raspberry Pi en termes de puissance, mais comme il coûte deux fois plus cher, les deux peuvent difficilement être décrits comme des concurrents. Avant d'acheter, tenez compte de votre budget et de vos besoins. Si vous souhaitez surveiller la teneur en humidité du sol de votre jardin et connecter les données résultantes à un système d'arrosage, la connectivité d'un BeagleBone peut être tentante. Si vous avez de l'argent à dépenser et que vous cherchez à faire quelque chose de vraiment révolutionnaire dans le domaine de la robotique, alors le Jetson plaira sûrement. ce qu'ils recherchent. Si c'est vous, alors nous vous recommandons le Raspberry Pi. Non seulement parce qu'il est abordable, mais parce qu'il bénéficie du support le plus large. Vous rencontrerez inévitablement des difficultés lors de vos premières incursions dans le monde de SBC (cela fait partie du plaisir de les utiliser), et avoir cette expertise à portée de main vous évitera des heures de frustration. Ensuite, une fois que vous êtes un peu plus sûr de vous et de ce que vous souhaitez réaliser, vous pouvez passer à l'une des alternatives pi plus spécialisées.

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